(57)【要約】【課題】充電システムにおいて、少ない構成により二次電池に充電した電力をより長く負荷へ供給し続けることのできる電源装置を提供する。【解決手段】双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４と、電路切替部１１と、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４と電路切替部１１とを制御する制御部１２とを備え、制御部１２は、外部電源が接続されていない場合、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４を動作させると共に、第１の入力端ＴＢ１１ａを出力端ＴＢ１１ｃに接続させるように電路切替部１１を動作させて、二次電池１０の電力を昇圧させて負荷へ供給させるか、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の動作を停止させると共に、第２の入力端ＴＢ１１ｂを出力端ＴＢ１１ｃに接続させるように電路切替部１１を動作させて、二次電池１０の電力を負荷へ供給させ、外部電源が接続されている場合、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４を動作させて、外部電源の電力を降圧させて二次電池１０へ供給させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の電力を昇圧して出力するか、外部電源の電力を降圧して出力する双方向ＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧出力端と前記外部電源とに接続される第１の入力端と、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの降圧出力端と前記二次電池とに接続される第２の入力端と、負荷に接続される出力端とを有し、前記第１の入力端と前記第２の入力端とのうちいずれか一方の入力端を前記出力端に接続して、前記負荷への電力供給経路を切り替える電路切替部と、
前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータと前記電路切替部とを制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記外部電源が接続されていない場合、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させると共に、前記第１の入力端を前記出力端に接続させるように前記電路切替部を動作させて、前記二次電池の電力を昇圧させて前記負荷へ供給させるか、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止させると共に、前記第２の入力端を前記出力端に接続させるように前記電路切替部を動作させて、前記二次電池の電力を前記負荷へ供給させ、
前記外部電源が接続されている場合、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させて、前記外部電源の電力を降圧させて前記二次電池へ供給させる
ことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記外部電源が接続されていない場合であり、前記二次電池の電池電圧が所定値以上のとき、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止させると共に、前記第２入力端を前記出力端に接続させるように前記電路切替部を動作させて、前記二次電池の電力を前記負荷へ供給させる
ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記外部電源が接続されていない場合であり、前記二次電池の電池電圧が前記所定値未満のとき、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させると共に、前記第１の入力端を前記出力端に接続させるように前記電路切替部を動作させて、前記二次電池の電力を昇圧させて前記負荷へ供給させる
ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記外部電源が接続されている場合であり、前記二次電池の電池電圧が満充電時の値ではないとき、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させると共に、前記第１の入力端を前記出力端に接続させるように前記電路切替部を動作させて、前記外部電源の電力を降圧させて前記二次電池へ供給させて、前記外部電源の電力を前記負荷へ供給させる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記外部電源が接続されている場合であり、前記二次電池の電池電圧が満充電時の値ではないとき、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させると共に、前記第２の入力端を前記出力端に接続させるように前記電路切替部を動作させて、前記外部電源の電力を降圧させて前記二次電池と前記負荷へ供給させる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記外部電源が接続されている場合であり、前記二次電池の電池電圧が満充電時の値であるとき、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させると共に、前記第２の入力端を前記出力端に接続させるように前記電路切替部を動作させて、前記外部電源の電力を降圧させて前記負荷へ供給させる
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記外部電源が接続されている場合であり、前記二次電池の電池電圧が満充電時の値であるとき、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止させると共に、前記第１の入力端または前記第２の入力端を前記出力端に接続させるように前記電路切替部を動作させて、前記外部電源または前記二次電池の電力を前記負荷へ供給させる
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の電源装置を備える携帯端末装置。
【請求項９】
外部電源が接続されていない場合、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させると共に、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧出力端と前記外部電源とに接続される第１の入力端を、負荷に接続される出力端に接続させるように電路切替部を動作させて、二次電池の電力を昇圧させて前記負荷へ供給させるか、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止させると共に、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの降圧出力端と前記二次電池とに接続される第２の入力端を前記出力端に接続させるように前記電路切替部を動作させて、前記二次電池の電力を前記負荷へ供給させ、
前記外部電源が接続されている場合、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させて、前記外部電源の電力を降圧させて前記二次電池へ供給させる
ことを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項１０】
コンピュータを、
外部電源が接続されていない場合、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させると共に、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧出力端と前記外部電源とに接続される第１の入力端を、負荷に接続される出力端に接続させるように電路切替部を動作させて、二次電池の電力を昇圧させて前記負荷へ供給させるか、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止させると共に、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの降圧出力端と前記二次電池とに接続される第２の入力端を前記出力端に接続させるように前記電路切替部を動作させて、前記二次電池の電力を前記負荷へ供給させ、
前記外部電源が接続されている場合、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させて、前記外部電源の電力を降圧させて前記二次電池へ供給させる制御手段
として機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置、携帯端末装置、電源装置の制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池を用いた電気機器には、二次電池を効率よく充電するために、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）−ＤＣコンバータを用いた電源装置が採用されている。
【０００３】
ここで、特許文献１には、外部電源による二次電池への充電と、二次電池から外部機器への電力供給とが可能な二次電池の充放電回路が記載されている。また、特許文献２には、電源入力端子又は負荷と、二次電池との間で電流の入出力を双方向に切り替えることのできる双方向性コンバータが記載されている。また、特許文献３には、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）電源からＤＣ電源に変換せずに、バッテリーとＤＣ負荷との間で直接ＤＣ電力を供給することのできるエネルギー貯蔵システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３３６６９８号公報
【特許文献２】特開２００８−０３５６７５号公報
【特許文献３】特開２０１１−１２０４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようにＤＣ−ＤＣコンバータを用いた電源装置は存在するが、ＤＣ−ＤＣコンバータを用いて二次電池の充電や、負荷への電力供給を行う電源装置において、少ない構成要素数で、二次電池に充電した電力をより長く負荷へ供給し続けることのできる電源装置が求められている。
【０００６】
本発明の目的は、上述した課題を解決する電源装置、携帯端末装置、電源装置の制御方法、及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る電源装置は、二次電池の電力を昇圧して出力するか、外部電源の電力を降圧して出力する双方向ＤＣ−ＤＣコンバータと、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧出力端と外部電源とに接続される第１の入力端と、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの降圧出力端と二次電池とに接続される第２の入力端と、負荷に接続される出力端とを有し、第１の入力端と第２の入力端とのうちいずれか一方の入力端を出力端に接続して、負荷への電力供給経路を切り替える電路切替部と、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータと電路切替部とを制御する制御部とを備え、制御部は、外部電源が接続されていない場合、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させると共に、第１の入力端を出力端に接続させるように電路切替部を動作させて、二次電池の電力を昇圧させて負荷へ供給させるか、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止させると共に、第２の入力端を出力端に接続させるように電路切替部を動作させて、二次電池の電力を負荷へ供給させ、外部電源が接続されている場合、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させて、外部電源の電力を降圧させて二次電池へ供給させる。
【０００８】
本発明に係る携帯端末装置は、上記の電源装置を備える。
【０００９】
本発明に係る電源装置の制御方法は、外部電源が接続されていない場合、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させると共に、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧出力端と外部電源とに接続される第１の入力端を、負荷に接続される出力端に接続させるように電路切替部を動作させて、二次電池の電力を昇圧させて負荷へ供給させるか、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止させると共に、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの降圧出力端と二次電池とに接続される第２の入力端を出力端に接続させるように電路切替部を動作させて、二次電池の電力を負荷へ供給させ、外部電源が接続されている場合、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させて、外部電源の電力を降圧させて二次電池へ供給させる。
【００１０】
本発明に係るプログラムは、コンピュータを、外部電源が接続されていない場合、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させると共に、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧出力端と外部電源とに接続される第１の入力端を、負荷に接続される出力端に接続させるように電路切替部を動作させて、二次電池の電力を昇圧させて負荷へ供給させるか、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止させると共に、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの降圧出力端と二次電池とに接続される第２の入力端を出力端に接続させるように電路切替部を動作させて、二次電池の電力を負荷へ供給させ、外部電源が接続されている場合、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させて、外部電源の電力を降圧させて二次電池へ供給させる制御手段として機能させる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明は、外部電源が接続されていない場合、二次電池の電力を負荷へ供給させるか、二次電池の電力を昇圧させて負荷へ供給させることができ、外部電源が接続されている場合、外部電力の電力を降圧させて二次電池へ供給させることができるため、二次電池の電力をより長く負荷へ供給し続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係る電源装置の回路構成の一例を示す図である。
【図２】変調制御部４ａの回路構成の一例を示す図である。
【図３】制御部１２の回路構成の一例を示す図である。
【図４】電源装置の各状態Ａ１〜Ａ５の一例を示す図である。
【図５】電源装置の状態が各状態Ａ１〜Ａ５に遷移する関係を示す図である。
【図６】電源装置の状態が状態Ａ１から状態Ａ２を経て状態Ａ５に遷移するまでのタイミングチャートである。
【図７】電源装置の状態が状態Ａ２から状態Ａ３を経て状態Ａ４に遷移するまでのタイミングチャートである。
【図８】状態Ａ１における電力の供給経路を示す図である。
【図９】状態Ａ２における電力の供給経路を示す図である。
【図１０】状態Ａ３における電力の供給経路を示す図である。
【図１１】状態Ａ４における電力の供給経路を示す図である。
【図１２】状態Ａ５における電力の供給経路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、一実施形態に係る電源装置の回路構成の一例を示す。本実施形態に係る電源装置は、二次電池、又は外部電源から供給される電力を、負荷に供給する装置である。
【００１４】
本実施形態に係る電源装置は、外部電源端子１、ダイオード２、バイパスコンデンサ３、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４、二次電池１０、電路切替部１１、及び制御部１２を備える。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、変調制御部４ａ、電界効果トランジスタ５、６、インダクタ７、平滑コンデンサ８、及び抵抗器９を備える。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、変調制御部４ａ、電界効果トランジスタ５、６、インダクタ７、平滑コンデンサ８、及び抵抗器９を備える。電路切替部１１は、低損失レギュレータ１１１、及び電界効果トランジスタ１１２を備える。
【００１５】
外部電源端子１は、外部電源が接続される。外部電源端子１は、ダイオード２のアノード端子、及び制御部１２に接続されている。
【００１６】
ダイオード２は、外部電源端子１から供給される電力を、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の端子ＴＢ４１に出力する。また、ダイオード２は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の端子ＴＢ４１から出力された電力が外部電源端子１に流れることを防ぐ。ダイオード２のアノード端子は、外部電源端子１に接続されている。また、ダイオード２のカソード端子は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の端子ＴＢ４１、電路切替部１１の入力端子ＴＢ１１ａ（第１の入力端）、及びバイパスコンデンサ３の一端に接続されている。
【００１７】
バイパスコンデンサ３は、電源装置が動作する際に直流電源の電圧が変動するのを防止する。バイパスコンデンサ３の一端は、ダイオード２のカソード端子、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の端子ＴＢ４１、及び電路切替部１１の入力端子ＴＢ１１ａに接続されている。また、バイパスコンデンサ３の他端は、グラウンドに接続されている。
【００１８】
双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、制御部１２から出力される制御信号に応じて、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ、昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータとして動作する。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の端子ＴＢ４１には、ダイオード２、バイパスコンデンサ３、及び電路切替部１１の入力端子ＴＢ１１ａが接続されている。また、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の端子ＴＢ４２には、電路切替部１１の入力端子ＴＢ１１ｂ（第２の入力端）が接続されている。また、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の端子ＴＢ４３には、二次電池１０が接続されている。また、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の信号入力端には、制御部１２の信号出力端が接続されている。
【００１９】
双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の変調制御部４ａは、端子ＴＢ４１の電圧、二次電池１０へと流れる電流、二次電池１０の端子電圧、及び制御部１２から出力される制御信号に基づいて、電界効果トランジスタ５、６のパルス幅変調制御を行う。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の電界効果トランジスタ５、６は、変調制御部４ａからのパルス幅変調制御の信号に基づいてオン／オフが切り替わる。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４のインダクタ７は、二次電池１０からの電力を昇圧させる。また双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４のインダクタ７は、外部電源からの電力を平滑させる。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の平滑コンデンサ８は、脈流を滑らかにする。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の抵抗器９は、二次電池１０に流れる電流をこの抵抗器９の電位差を用いて検出するために設けられている。
【００２０】
二次電池１０は、充電を行うことにより電気を蓄えて電池として使用できるようになり、繰り返し使用することができる電池である。二次電池１０の正極は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の端子ＴＢ４３に接続されている。二次電池１０の負極は、接地されている。
【００２１】
電路切替部１１は、制御部１２から出力される制御信号に応じて、低損失レギュレータ１１１と電界効果トランジスタ１１２のオン／オフを切り替えて、入力端子ＴＢ１１ａ、又は入力端子ＴＢ１１ｂから入力される電力を出力端子ＴＢ１１ｃ（出力端）へ出力する。
【００２２】
制御部１２は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４、及び電路切替部１１を制御する。より具体的に説明すると、制御部１２は、外部電源端子１に外部電源が接続されていない場合、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４を動作させると共に、入力端子ＴＢ１１ａを出力端子ＴＢ１１ｃに接続させるように電路切替部１１を動作させて、二次電池１０の電力を昇圧させて負荷へ供給させる。また、制御部１２は、外部電源端子１に外部電源が接続されていない場合、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の動作を停止させると共に、入力端子ＴＢ１１ｂを出力端子ＴＢ１１ｃに接続させるように電路切替部１１を動作させて、二次電池１０の電力を負荷へ供給させる。また、制御部１２は、外部電源端子１に外部電源が接続されている場合、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４を動作させて、外部電源の電力を降圧させて二次電池１０へ供給させる。
【００２３】
例えば、制御部１２は、外部電源端子１に外部電源が接続されていない場合に、二次電池１０の電池電圧が所定値以上のとき、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の動作を停止させると共に、入力端子ＴＢ１１ｂを出力端子ＴＢ１１ｃに接続させるように電路切替部１１を動作させて、二次電池１０の電力を負荷へ供給させる。
【００２４】
また、例えば、制御部１２は、外部電源端子１に外部電源が接続されていない場合に、二次電池１０の電池電圧が所定値未満のとき、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４を動作させると共に、入力端子ＴＢ１１ａを出力端子ＴＢ１１ｃに接続させるように電路切替部１１を動作させて、二次電池１０の電力を昇圧させて負荷へ供給させる。
【００２５】
また、例えば、制御部１２は、外部電源端子１に外部電源が接続されている場合に、二次電池１０の電池電圧が満充電時の値ではないとき、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４を動作させると共に、入力端子ＴＢ１１ａを出力端子ＴＢ１１ｃに接続させるように電路切替部１１を動作させて、外部電源の電力を降圧させて二次電池１０へ供給させると共に、外部電源の電力を負荷へ供給させる。
【００２６】
また、例えば、制御部１２は、外部電源端子１に外部電源が接続されている場合に、二次電池１０の電池電圧が満充電時の値ではないとき、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４を動作させると共に、入力端子ＴＢ１１ｂを出力端子ＴＢ１１ｃに接続させるように電路切替部１１を動作させて、外部電源の電力を降圧させて二次電池１０と負荷へ供給させる。
【００２７】
また、例えば、制御部１２は、外部電源端子１に外部電源が接続されていない場合に、二次電池１０の電池電圧が双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４を正常に動作させるのに必要な最低電圧値未満であるとき、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の動作を停止させると共に、入力端子ＴＢ１１ａを出力端子ＴＢ１１ｃに接続させるように電路切替部１１を動作させて、負荷への電力の供給を停止させる。
【００２８】
図２は、変調制御部４ａの回路構成の一例を示す。変調制御部４ａは、発振回路４１、パルス幅変調回路４２、充電制御回路４３、エラーアンプ４４、４５、４６、動作切替回路４７、及びスイッチ４８を備える。
【００２９】
発振回路４１は、予め定められた所定の周期で繰り返す連続するパルス波を生成して出力する。発振回路４１の出力端子は、パルス幅変調回路４２のパルス波入力端子に接続されている。例えば、発振回路４１が出力する信号の周波数は、パルス幅変調回路４２におけるパルス幅の変調周波数とする。
【００３０】
パルス幅変調回路４２は、発振回路４１から出力されるパルス波のデューティー比を変化させて変調して、電界効果トランジスタ５、６へ出力する回路である。パルス幅変調回路４２のパルス波入力端子は、発振回路４１の出力端子に接続されている。また、パルス幅変調回路４２の制御信号入力端子は、スイッチ４８の出力端子に接続されている。そして、パルス幅変調回路４２は、充電制御回路４３、又はエラーアンプ４６から出力される信号を、入力信号として受け付ける。そして、パルス幅変調回路４２は、その入力信号に応じて、発振回路４１から出力されるパルス波のデューティー比を変化させて変調して、電界効果トランジスタ５、６へ出力する。その際、パルス幅変調回路４２は、電界効果トランジスタ５へ出力するパルス波の位相と、電界効果トランジスタ６へ出力するパルス波の位相とを反転させる。
【００３１】
充電制御回路４３は、エラーアンプ４４、又はエラーアンプ４５から出力される信号を、パルス幅変調回路４２へ出力する回路である。充電制御回路４３には２つの入力端子があり、入力端子のそれぞれは、エラーアンプ４４、及びエラーアンプ４５の出力端子にそれぞれ接続されている。また、充電制御回路４３の出力端子は、スイッチ４８の入力端子に接続される。
【００３２】
エラーアンプ４４は、抵抗器９に流れる電流値と、二次電池１０を定電流充電する場合の基準電流値Ｉｒｅｆとの差分を増幅して出力する素子である。エラーアンプ４４の差動入力端子は、抵抗器９の両端に接続されており、さらにもう一つの入力端子には、抵抗９の抵抗値と基準電流値Ｉｒｅｆの積に応じた所定の電位が供給されている。また、エラーアンプ４４の出力端子は、充電制御回路４３の入力端子に接続されている。
【００３３】
エラーアンプ４５は、二次電池の電池電圧Ｖｂａｔと、二次電池１０を定電圧充電する場合の充電目標電圧を示す基準電圧値Ｖｒｅｆ１との差分を増幅して出力する素子である。エラーアンプ４５の一方の入力端子（反転入力端子）は、二次電池１０に接続されており、他方の入力端子（非反転入力端子）には、基準電圧値Ｖｒｅｆ１が供給されている。また、エラーアンプ４５の出力端子は、充電制御回路４３の入力端子に接続されている。
【００３４】
エラーアンプ４６は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４が昇圧して出力した電圧値と、負荷に供給すべき電圧値Ｖｒｅｆ２との差分を増幅して出力する素子である。例えば、電圧値Ｖｒｅｆ２は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４が昇圧して出力する電圧の目標電圧を示す。エラーアンプ４６の一方の入力端子（反転入力端子）は、電界効果トランジスタ５のドレイン端子（外部電源接続時）に接続されており、他方の入力端子（非反転入力端子）には、基準電圧値Ｖｒｅｆ２が供給されている。また、エラーアンプ４６の出力端子は、スイッチ４８の入力端子に接続される。
【００３５】
動作切替回路４７は、制御部１２から出力される制御信号に応じて、スイッチ４８の接続先を、充電制御回路４３側、エラーアンプ４６側、又はいずれの側にも接続されないように切り替える。動作切替回路４７の入力端子は、制御部１２の論理回路１２５、１２６に接続されている。また、動作切替回路４７の出力端子は、スイッチ４８の制御信号入力端子に接続されている。このような動作切替回路４７は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４に昇圧させて出力する場合には、スイッチ４８をエラーアンプ４６側にして、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４に降圧させて出力する場合には、スイッチ４８を充電制御回路４３側にする。
【００３６】
スイッチ４８は、２つの入力端子と出力端子と制御入力端子を備えており、制御入力端子に供給される信号に応じて２つの入力端子を択一的に出力端子に接続する。スイッチ４８の入力端子のそれぞれは、充電制御回路４３の出力端子、又はエラーアンプ４６の出力端子にそれぞれ接続される。また、スイッチ４８の出力端子は、パルス幅変調回路４２の制御信号入力端子に接続されている。また、スイッチ４８の制御信号入力端子は、動作切替回路４７の出力端子に接続されている。
【００３７】
図３は、制御部１２の回路構成の一例を示す。制御部１２は、外部電圧検出回路１２１、電池低電圧検出回路１２２、ＵＶＬＯ（Ｕｎｄｅｒ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｌｏｃｋ  Ｏｕｔ；第２しきい値電圧値）電圧検出回路１２３、論理回路１２４〜１２７、及び遅延回路１２８を備える。
【００３８】
外部電圧検出回路１２１は、外部電源の電圧値を検出する回路である。外部電圧検出回路１２１の入力端子は、外部電源端子１、及びダイオード２のアノード端子に接続されている。また、外部電圧検出回路１２１の出力端子は、論理回路１２５、１２６の入力端子に接続されている。そして、外部電圧検出回路１２１は、外部電源の電圧値を検出した場合、ＨＩＧＨの信号を、論理回路１２５、及び論理回路１２６へ出力する。また、外部電圧検出回路１２１は、外部電源の電圧値を検出しない場合、ＬＯＷの信号を、論理回路１２５、及び論理回路１２６へ出力する。
【００３９】
電池低電圧検出回路１２２は、二次電池１０の電圧値Ｖｂａｔが、負荷を安定して動作させることができる最低電圧値（Ｖａ；負荷安定最低電圧値）よりも小さくなった場合に、これを検出する回路である。例えば、電池低電圧検出回路１２２は、負荷安定最低電圧値Ｖａをしきい値電圧（第１しきい値電圧）として定め、二次電池１０の電圧値Ｖｂａｔが負荷安定最低電圧値電圧Ｖａ未満か否かに基づいてＬＯＷの信号またはＨＩＧＨの信号を出力する。なお、負荷安定最低電圧値Ｖａは、二次電池１０の電圧値Ｖｂａｔが負荷安定最低電圧値Ｖａ未満になった場合に、実際の負荷の動作を制限するものではない。電池低電圧検出回路１２２の入力端子は、二次電池１０に接続されている。また、電池低電圧検出回路１２２の出力端子は、論理回路１２５、１２７の入力端子に接続されている。そして、電池低電圧検出回路１２２は、ＶｂａｔがＶａ未満の場合、ＬＯＷの信号を、論理回路１２４、１２７へ出力する。また、電池低電圧検出回路１２２は、ＶｂａｔがＶａ以上の場合、ＨＩＧＨの信号を、論理回路１２４、１２７へ出力する。
【００４０】
ＵＶＬＯ電圧検出回路１２３は、二次電池１０の電圧値Ｖｂａｔが、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４を安定して動作させることができる最低電圧値ＵＶＬＯよりも小さくなった場合に、これを検出する回路である。例えば、ＵＶＬＯ電圧検出回路１２３は、最低電圧値ＵＶＬＯをしきい値電圧（第２しきい値電圧）として定め、二次電池１０の電圧値Ｖｂａｔが最低電圧値ＵＶＬＯ未満か否かに基づいてＬＯＷの信号またはＨＩＧＨの信号を出力する。ＵＶＬＯ電圧検出回路１２３の入力端子は、二次電池１０に接続されている。また、ＵＶＬＯ電圧検出回路１２３の出力端子は、論理回路１２４の入力端子に接続されている。そして、ＵＶＬＯ電圧検出回路１２３は、ＶｂａｔがＵＶＬＯ未満の場合、ＬＯＷの信号を、論理回路１２４へ出力する。また、ＵＶＬＯ電圧検出回路１２３は、ＶｂａｔがＵＶＬＯ以上の場合、ＨＩＧＨの信号を、論理回路１２４へ出力する。ここで、ＵＶＬＯの値は、Ｖａの値よりも小さい値に設定される。
【００４１】
論理回路１２４は、デジタル論理回路の一種である。論理回路１２４の入力端子は、電池低電圧検出回路１２２の出力端子、及びＵＶＬＯ電圧検出回路１２３の出力端子に接続されている。また、論理回路１２４の出力端子は、論理回路１２６の入力端子に接続されている。そして、論理回路１２４は、電池低電圧検出回路１２２、及びＵＶＬＯ電圧検出回路１２３から出力される信号を、入力信号として受け付ける。そして、論理回路１２４は、入力信号のうち１つだけがＨＩＧＨのとき、ＬＯＷの信号を、論理回路１２６へ出力する。また、論理回路１２４は、入力信号が両方ＨＩＧＨ、又はＬＯＷのとき、ＨＩＧＨの信号を、論理回路１２６へ出力する。
【００４２】
論理回路１２５は、デジタル論理回路の一種である。論理回路１２５の入力端子は、外部電圧検出回路１２１の出力端子、及び電池低電圧検出回路１２２の出力端子に接続されている。また、論理回路１２５の出力端子は、変調制御部４ａの動作切替回路４７の入力端子に接続されている。そして、論理回路１２５は、外部電圧検出回路１２１、及び電池低電圧検出回路１２２から出力される信号を、入力信号として受け付ける。そして、論理回路１２５は、入力信号が共にＬＯＷのとき、ＨＩＧＨのＭＯＤＥ信号を、変調制御部４ａへ出力する。また、論理回路１２５は、一方、又は両方の入力信号がＨＩＧＨのとき、ＬＯＷのＭＯＤＥ信号を、変調制御部４ａへ出力する。ここで、ＭＯＤＥ信号とは、変調制御部４ａのスイッチ４８を切り替えるトリガーとなる信号である。
【００４３】
論理回路１２６は、デジタル論理回路の一種である。論理回路１２６の入力端子は、外部電圧検出回路１２１の出力端子、及び論理回路１２４の出力端子に接続されている。また、論理回路１２６の出力端子は、変調制御部４ａの動作切替回路４７の入力端子に接続されている。そして、論理回路１２６は、外部電圧検出回路１２１、及び論理回路１２４から出力される信号を、入力信号として受け付ける。そして、論理回路１２６は、外部電圧検出回路１２１から受け付けた入力信号がＬＯＷで、論理回路１２４から受け付けた入力信号がＨＩＧＨのとき、ＨＩＧＨのＳＨＴＤＷＮ信号を、変調制御部４ａへ出力する。また、論理回路１２６は、入力信号が共にＬＯＷのとき、又は外部電圧検出回路１２１から受け付けた入力信号がＨＩＧＨのとき、ＬＯＷのＳＨＴＤＷＮ信号を、変調制御部４ａへ出力する。ここで、ＳＨＴＤＷＮ信号とは、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の機能をオン／オフ制御する信号である。
【００４４】
論理回路１２７は、デジタル論理回路の一種である。論理回路１２７の入力端子は、電池低電圧検出回路１２２の出力端子に接続されている。また、論理回路１２７の出力端子は、遅延回路１２８の入力端子に接続されている。そして、論理回路１２７は、電池低電圧検出回路１２２から出力される信号を、入力信号として受け付ける。そして、論理回路１２７は、入力信号の論理レベルを逆転させた信号を、遅延回路１２８へ出力する。
【００４５】
遅延回路１２８は、論理回路１２７から出力された信号を、少し遅らせて、ＳＷＣＮＴ信号として、電路切替部１１へ出力する回路である。遅延回路１２８の入力端子は、論理回路１２７の出力端子に接続されている。また、遅延回路１２８の出力端子は、電源切替回路１１内の低損失レギュレータ１１１の制御信号入力端子、及び電界効果トランジスタ１１２のゲート端子に接続されている。ここで、ＳＷＣＮＴ信号とは、電路切替部１１の動作を制御する信号である。
【００４６】
図４は、電源装置の各状態Ａ１〜Ａ５の一例を示す。図３で示した制御部１２の回路構成によれば、制御部１２は、図４で示すように、外部電源からの電力の供給が無く（外部電源が「無」）、電池電圧がＶｂａｔ≧Ｖａの状態Ａ１である場合には、変調制御部４ａへＨＩＧＨのＳＨＴＤＷＮ信号を出力して双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の動作をオフに制御する。そして、制御部１２は電路切替部１１へＬＯＷのＳＷＣＮＴ信号を出力して低損失レギュレータ１１１をオフ、電界効果トランジスタ１１２をオンに制御する。また図３で示した制御部１２の構成によれば、制御部１２は、図４で示すように、外部電源からの電力の供給が無く（外部電源が「無」）、電池電圧がＵＶＬＯ≦Ｖｂａｔ＜Ｖａの状態Ａ２である場合には、変調制御部４ａへＬＯＷのＳＨＴＤＷＮ信号とＨＩＧＨのＭＯＤＥ信号を出力して双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４が昇圧動作（二次電池１０から負荷への電力供給時に電池電圧を昇圧させる動作）するように制御する。そして制御部１２は電路切替部１１へＨＩＧＨのＳＷＣＮＴ信号を出力して低損失レギュレータ１１１をオン、電界効果トランジスタ１１２をオフに制御する。
【００４７】
また図３で示した制御部１２の構成によれば、制御部１２は、図４で示すように、外部電源からの電力の供給があり（外部電源が「有」）、電池電圧がＵＶＬＯ≦Ｖｂａｔ＜Ｖａの状態Ａ３である場合には、変調制御部４ａへＬＯＷのＳＨＴＤＷＮ信号とＬＯＷのＭＯＤＥ信号を出力して双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４が降圧動作（二次電池１０への充電時に電圧を降圧させる動作）するように制御する。当該降圧動作とは、充電に適切な所定の電圧、または負荷である機器の動作に適切な所定の電圧となるよう外部電源の電圧を降圧させる動作である。そして制御部１２は電路切替部１１へＨＩＧＨのＳＷＣＮＴ信号を出力して低損失レギュレータ１１１をオン、電界効果トランジスタ１１２をオフに制御する。また図３で示した制御部１２の構成によれば、制御部１２は、図４で示すように、外部電源からの電力の供給があり（外部電源が「有」）、電池電圧がＶｂａｔ≧Ｖａの状態Ａ４である場合には、変調制御部４ａへＬＯＷのＳＨＴＤＷＮ信号とＬＯＷのＭＯＤＥ信号を出力して双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４が降圧動作（二次電池１０への充電時に電圧を降圧させる動作）するように制御する。当該降圧動作も、充電に適切な所定の電圧、または負荷である機器の動作に適切な所定の電圧となるよう外部電源の電圧を降圧させる動作である。そして制御部１２は電路切替部１１へＬＯＷのＳＷＣＮＴ信号を出力して低損失レギュレータ１１１をオフ、電界効果トランジスタ１１２をオンに制御する。
【００４８】
また図３で示した制御部１２の構成によれば、制御部１２は、図４で示すように、外部電源からの電力の供給が無く（外部電源が「無」）電池電圧がＶｂａｔ＜ＵＶＬＯの状態Ａ５である場合には、変調制御部４ａへＨＩＧＨのＳＨＴＤＷＮ信号を出力して双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の動作をオフに制御する。そして制御部１２は電路切替部１１へＨＩＧＨのＳＷＣＮＴ信号を出力して低損失レギュレータ１１１をオン、電界効果トランジスタ１１２をオフに制御する。
【００４９】
図５は、電源装置の状態が各状態Ａ１〜Ａ５に遷移する関係を示す。図６は、電源装置の状態が状態Ａ１から状態Ａ２を経て状態Ａ５に遷移するまでのタイミングチャートである。図７は、電源装置の状態が状態Ａ２から状態Ａ３を経て状態Ａ４に遷移するまでのタイミングチャートである。図８は、状態Ａ１における電力の供給経路を示す。図９は、状態Ａ２における電力の供給経路を示す。図１０は、状態Ａ３における電力の供給経路を示す。図１１は、状態Ａ４における電力の供給経路を示す。図１２は、状態Ａ５における電力の供給経路を示す。
【００５０】
まず、Ｖｂａｔ≧Ｖａであり、外部電源端子１に外部電源が接続されていない状態Ａ１の場合について、図４、５、６、８を参照して説明する。状態Ａ１は、図６における初期状態として示されており、時刻ｔ０からｔ１までの範囲に対応する。電源装置の制御状態が状態Ａ１にあるとき、制御部１２の外部電圧検出回路１２１は、ＬＯＷの信号を出力する。一方、電池低電圧検出回路１２２、及びＵＶＬＯ電圧検出回路１２３は、共にＨＩＧＨの信号を出力する。その場合、論理回路１２４は、入力信号が両方ＨＩＧＨであるため、ＨＩＧＨの信号を出力する。また、論理回路１２６は、外部電圧検出回路１２１から受け付けた入力信号がＬＯＷで、論理回路１２４から受け付けた入力信号がＨＩＧＨであるため、ＨＩＧＨのＳＨＴＤＷＮ信号を、変調制御部４ａへ出力する。なお、変調制御部４ａの動作切替回路４７は、ＨＩＧＨのＳＨＴＤＷＮ信号を受け付けると、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の動作を停止させている。要するに、制御状態が状態Ａ１にある制御部１２は、ＭＯＤＥ信号にＬＯＷを、ＳＨＴＤＷＮ信号にＨＩＧＨを出力する。
【００５１】
また、このとき、論理回路１２７は、ＨＩＧＨの入力信号の論理レベルを反転させたＬＯＷの信号を出力する。そして、遅延回路１２８は、論理回路１２７から出力された信号を、時刻ｔ１からｔ２(図６)まで遅らせて、ＳＷＣＮＴ信号として、電路切替部１１へ出力する。電路切替部１１は、ＬＯＷのＳＷＣＮＴ信号を受け付けると、低損失レギュレータ１１１の機能を停止させるオフ状態にして、電界効果トランジスタ１１２をオン状態にする。
【００５２】
このようにして、Ｖｂａｔ≧Ｖａのときに、外部電源端子１に外部電源が接続されていない状態Ａ１の場合、電源装置は、二次電池１０の出力電圧を昇圧することなく、二次電池１０から出力される電力を、電路切替部１１の電界効果トランジスタ１１２を介して負荷に供給する。
【００５３】
次に、ＵＶＬＯ≦Ｖｂａｔ＜Ｖａであり、外部電源端子１に外部電源が接続されていない状態Ａ２の場合について、図４、５、６、９を参照して説明する。状態Ａ２は、図６において時刻ｔ１からｔ３までの範囲に対応する。時刻ｔ１において、電池電圧Ｖｂａｔが低下して状態Ａ１から状態Ａ２に電源装置の制御状態が遷移するとき、制御部１２の外部電圧検出回路１２１、及び電池低電圧検出回路１２２は、ＬＯＷの信号を出力する。一方、ＵＶＬＯ電圧検出回路１２３は、ＨＩＧＨの信号を出力する。その場合、論理回路１２４は、入力信号のうちの１つだけがＨＩＧＨであるため、ＬＯＷの信号を出力する。また、論理回路１２６は、入力信号が共にＬＯＷであるため、ＬＯＷのＳＨＴＤＷＮ信号を、変調制御部４ａへ出力する。変調制御部４ａの動作切替回路４７は、ＬＯＷのＳＨＴＤＷＮ信号を受け付けると、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４を動作させる。
【００５４】
一方、論理回路１２５は、入力信号が共にＬＯＷであるため、ＨＩＧＨのＭＯＤＥ信号を、変調制御部４ａへ出力する。変調制御部４ａの動作切替回路４７は、ＨＩＧＨのＭＯＤＥ信号を受け付けると、スイッチ４８の入力信号を、エラーアンプ４６側に切り替える。
【００５５】
また、このとき、論理回路１２７は、ＬＯＷの入力信号の論理レベルを反転させたＨＩＧＨの信号を出力する。そして、遅延回路１２８は、論理回路１２７から出力された信号を、少し遅らせて、ＳＷＣＮＴ信号として、電路切替部１１へ出力する。電路切替部１１は、ＨＩＧＨのＳＷＣＮＴ信号を受け付けると、低損失レギュレータ１１１をオンにして、電界効果トランジスタ１１２をオフにする。
【００５６】
双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４が動作し始めると、電界効果トランジスタ５、６は、パルス幅変調回路４２から出力されるパルス波によって、スイッチ動作する。ここで、電界効果トランジスタ５、６へ出力されるパルス波は、逆位相である。そのため、スイッチ５、６は、交互に開閉するようにスイッチ動作する。このようにして、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、二次電池１０の出力電圧を昇圧する。
【００５７】
ここで、エラーアンプ４６は、負荷に供給すべき電圧値Ｖｒｅｆ２に対する、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４が昇圧した出力の電圧値の誤差を検出する。そして、例えば、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４が昇圧した出力の電圧値がＶｒｅｆ２よりも小さい場合、エラーアンプ４６は、基準とする出力電位より低い電位の信号を、パルス幅変調回路４２へ出力する。一方、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４が昇圧した出力の電圧値がＶｒｅｆ２よりも大きい場合、エラーアンプ４６は、基準とする出力電位より高い電位の信号を、パルス幅変調回路４２へ出力する。
【００５８】
パルス幅変調回路４２は、エラーアンプ４６から基準とする出力電位より低い電位の信号を受け付けると、電界効果トランジスタ５がオンになる時間をより長くして、オフになる時間をより短くするように、その逆に電界効果トランジスタ６がオフになる時間をより長くして、オンになる時間をより短くするように、パルス波のパルス幅を変調して出力する。一方、パルス幅変調回路４２は、エラーアンプ４６から基準とする出力電位より高い電位の信号を受け付けると、電界効果トランジスタ５がオンになる時間をより短くして、オフになる時間をより長くするように、その逆に電界効果トランジスタ６がオフになる時間をより短くして、オンになる時間をより長くするように、パルス波のパルス幅を変調して出力する。
【００５９】
このようにして、ＵＶＬＯ≦Ｖｂａｔ＜Ｖａとなり、外部電源端子１に外部電源が接続されていない状態Ａ２の場合、電源装置は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４にて二次電池１０の出力を昇圧して、電路切替部１１の低損失レギュレータ１１１を介して負荷に電力を供給する。
【００６０】
次に、ＵＶＬＯ≦Ｖｂａｔ＜Ｖａであり、外部電源端子１に外部電源が接続された状態Ａ３の場合について、図４、５、７、１０を参照して説明する。このとき、制御部１２の電池低電圧検出回路１２２は、ＬＯＷの信号を出力する。一方、外部電圧検出回路１２１、及びＵＶＬＯ電圧検出回路１２３は、ＨＩＧＨの信号を出力する。その場合、論理回路１２６は、外部電圧検出回路１２１から受け付けた入力信号がＨＩＧＨであるため、ＬＯＷのＳＨＴＤＷＮ信号を、変調制御部４ａへ出力する。変調制御部４ａの動作切替回路４７は、ＬＯＷのＳＨＴＤＷＮ信号を受け付けると、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４を動作させる。
【００６１】
また、このとき、論理回路１２５は、一方の入力信号がＨＩＧＨであるため、ＬＯＷのＭＯＤＥ信号を、変調制御部４ａへ出力する。変調制御部４ａの動作切替回路４７は、ＬＯＷのＭＯＤＥ信号を受け付けると、スイッチ４８を、充電制御回路４３側に切り替える。
【００６２】
また、このとき、論理回路１２７は、ＬＯＷの入力信号の論理レベルを反転させたＨＩＧＨの信号を出力する。そして、遅延回路１２８は、論理回路１２７から出力された信号を、少し遅らせて、ＳＷＣＮＴ信号として、電路切替部１１へ出力する。電路切替部１１は、ＨＩＧＨのＳＷＣＮＴ信号を受け付けると、低損失レギュレータ１１１をオンにして、電界効果トランジスタ１１２をオフにする。
【００６３】
双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４が動作し始めると、電界効果トランジスタ５、６は、パルス幅変調回路４２から出力されるパルス波によって、スイッチ動作する。ここで、電界効果トランジスタ５、６へ出力されるパルス波は、逆位相である。そのため、スイッチ５、６は、交互に開閉するようにスイッチ動作する。また、このとき、インダクタ７の外部電源端子１側の電位が反対側の電位よりも高いため、外部電源から出力された電流は、インダクタ７へ流れる。このようにして、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、外部電源の出力を降圧して出力する。
【００６４】
このようにして、ＵＶＬＯ≦Ｖｂａｔ＜Ｖａのときに、外部電源端子１に外部電源が接続された状態Ａ３の場合、電源装置は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４にて外部電源の出力を降圧して、二次電池１０に供給する。このようにして、二次電池１０は、充電されることになる。また、電源装置は、外部電源の出力を、電路切替部１１の低損失レギュレータ１１１を介して負荷にも供給する。
【００６５】
このとき、エラーアンプ４４は、二次電池１０を定電流充電する場合の基準電流値Ｉｒｅｆに対する、抵抗器９に流れる電流値の誤差を検出する。そして、例えば、抵抗器９に流れる電流値が、二次電池１０を定電流充電する場合の基準電流値Ｉｒｅｆよりも大きい場合、エラーアンプ４４は、基準とする出力電位より低い電位の信号を、充電制御回路４３へ出力する。一方、抵抗器９に流れる電流値が、二次電池１０を定電流充電する場合の基準電流値Ｉｒｅｆよりも小さい場合、エラーアンプ４４は、基準とする出力電位より高い電位の信号を、充電制御回路４３へ出力する。
【００６６】
また、エラーアンプ４５は、二次電池１０を定電圧充電する場合の基準電圧値Ｖｒｅｆ１に対する、二次電池１０の電池電圧Ｖｂａｔの誤差を検出する。そして、例えば、二次電池の電池電圧Ｖｂａｔが、二次電池１０を定電圧充電する場合の基準電圧値Ｖｒｅｆ１よりも小さい場合、エラーアンプ４５は、基準とする出力電位より低い電位の信号を、充電制御回路４３へ出力する。一方、二次電池の電池電圧Ｖｂａｔが、二次電池１０を定電圧充電する場合の基準電圧値Ｖｒｅｆ１よりも大きい場合、エラーアンプ４５は、基準とする出力電位より高い電位の信号を、充電制御回路４３へ出力する。
【００６７】
二次電池１０の充電は、最初に定電流制御による充電を行い、その後に定電圧制御による充電を行う。例えば、充電制御回路４３は、二次電池１０の充電が開始された直後には、エラーアンプ４４から出力される信号を、パルス幅変調回路４４へ出力する。そして、充電制御回路４３は、例えば、所定時間以上、エラーアンプ４４から基準とする出力電位より高い電位の信号が継続して出力されていると判定された場合、エラーアンプ４５から出力される信号を、パルス幅変調回路４４へ出力する。
【００６８】
パルス幅変調回路４２は、充電制御回路４３から基準とする出力電位より低い電位の信号を受け付けると、電界効果トランジスタ５がオンになる時間をより短くして、オフになる時間をより長くするように、その逆に電界効果トランジスタ６がオフになる時間をより長くして、オンになる時間をより短くするように、パルス波のパルス幅を変調して出力する。一方、パルス幅変調回路４２は、充電制御回路４３から基準とする出力電位より高い電位の信号を受け付けると、電界効果トランジスタ５がオンになる時間をより長くして、オフになる時間をより短くするように、その逆に電界効果トランジスタ６がオフになる時間をより短くして、オンになる時間をより長くするように、パルス波のパルス幅を変調して出力する。
【００６９】
このようにして、ＵＶＬＯ≦Ｖｂａｔ＜Ｖａのときに、外部電源端子１に外部電源が接続された状態Ａ３の場合、電源装置は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４にて外部電源の出力を降圧して、二次電池１０を充電するにあたり、基準電流値Ｉｒｅｆで定電流充電する。そして、二次電池１０を基準電流値Ｉｒｅｆで定電流充電することができなくなると、電源装置は、二次電池１０を基準電圧値Ｖｒｅｆ１で定電圧充電する。
【００７０】
次に、Ｖｂａｔ≧Ｖａであり、外部電源端子１に外部電源が接続された状態Ａ４の場合について、図４、５、１１を参照して説明する。このとき、制御部１２の外部電圧検出回路１２１、電池低電圧検出回路１２２、及びＵＶＬＯ電圧検出回路１２３は、ＨＩＧＨの信号を出力する。その場合、論理回路１２６は、外部電圧検出回路１２１から受け付けた入力信号がＨＩＧＨであるため、ＬＯＷのＳＨＴＤＷＮ信号を、変調制御部４ａへ出力する。変調制御部４ａの動作切替回路４７は、ＬＯＷのＳＨＴＤＷＮ信号を受け付けると、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４を動作させる。
【００７１】
また、このとき、論理回路１２５は、両方の入力信号がＨＩＧＨであるため、ＬＯＷのＭＯＤＥ信号を、変調制御部４ａへ出力する。変調制御部４ａの動作切替回路４７は、ＬＯＷのＭＯＤＥ信号を受け付けると、スイッチ４８を、充電制御回路４３側に切り替える。
【００７２】
また、このとき、論理回路１２７は、ＨＩＧＨの入力信号の論理レベルを反転させたＬＯＷの信号を出力する。そして、遅延回路１２８は、論理回路１２７から出力された信号を、少し遅らせて、ＳＷＣＮＴ信号として、電路切替部１１へ出力する。電路切替部１１は、ＬＯＷのＳＷＣＮＴ信号を受け付けると、低損失レギュレータ１１１をオフにして、電界効果トランジスタ１１２をオンにする。
【００７３】
双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４が動作し始めると、電界効果トランジスタ５、６は、パルス幅変調回路４２から出力されるパルス波によって、スイッチ動作する。ここで、電界効果トランジスタ５、６へ出力されるパルス波は、逆位相である。そのため、スイッチ５、６は、交互に開閉するようにスイッチ動作する。また、このとき、インダクタ７の外部電源端子１側の電位が反対側の電位よりも高いため、外部電源から出力された電流は、インダクタ７へ流れる。このようにして、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、外部電源の出力を降圧して出力する。
【００７４】
このようにして、Ｖｂａｔ≧Ｖａのときに、外部電源端子１に外部電源が接続された状態Ａ４の場合、電源装置は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４にて外部電源の出力を降圧して、二次電池１０に供給すると共に、電路切替部１１の電界効果トランジスタ１１２を介して負荷にも供給する。
【００７５】
このとき、エラーアンプ４４は、二次電池１０を定電流充電する場合の基準電流値Ｉｒｅｆに対する、抵抗器９に流れる電流値の誤差を検出する。そして、例えば、抵抗器９に流れる電流値が、二次電池１０を定電流充電する場合の基準電流値Ｉｒｅｆよりも大きい場合、エラーアンプ４４は、基準とする出力電位より低い電位の信号を、充電制御回路４３へ出力する。一方、抵抗器９に流れる電流値が、二次電池１０を定電流充電する場合の基準電流値Ｉｒｅｆよりも小さい場合、エラーアンプ４４は、基準とする出力電位より高い電位の信号を、充電制御回路４３へ出力する。
【００７６】
また、エラーアンプ４５は、二次電池１０を定電圧充電する場合の基準電圧値Ｖｒｅｆ１に対する、二次電池の電池電圧Ｖｂａｔの誤差を検出する。そして、例えば、二次電池の電池電圧Ｖｂａｔが、二次電池１０を定電圧充電する場合の基準電圧値Ｖｒｅｆ１よりも小さい場合、エラーアンプ４５は、基準とする出力電位より低い電位の信号を、充電制御回路４３へ出力する。一方、二次電池の電池電圧Ｖｂａｔが、二次電池１０を定電圧充電する場合の基準電圧値Ｖｒｅｆ１よりも大きい場合、エラーアンプ４５は、基準とする出力電位より高い電位の信号を、充電制御回路４３へ出力する。
【００７７】
充電制御回路４３は、二次電池１０が充電され始めた直後には、エラーアンプ４４から出力される信号を出力する。そして、充電制御回路４３は、例えば、所定時間以上、エラーアンプ４４から基準とする出力電位より高い電位の信号が継続して出力されると、エラーアンプ４５から出力される信号を出力する。
【００７８】
パルス幅変調回路４２は、充電制御回路４３から基準とする出力電位より低い電位の信号を受け付けると、電界効果トランジスタ５がオンになる時間をより短くして、オフになる時間をより長くするように、その逆に電界効果トランジスタ６がオフになる時間をより長くして、オンになる時間をより短くするように、パルス波のパルス幅を変調して出力する。一方、パルス幅変調回路４２は、充電制御回路４３から基準とする出力電位より高い電位の信号を受け付けると、電界効果トランジスタ５がオンになる時間をより長くして、オフになる時間をより短くするように、その逆に電界効果トランジスタ６がオフになる時間をより短くして、オンになる時間をより長くするように、パルス波のパルス幅を変調して出力する。
【００７９】
このようにして、Ｖｂａｔ≧Ｖａのときに、外部電源端子１に外部電源が接続された状態Ａ４の場合、電源装置は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４にて外部電源の出力を降圧して、二次電池１０を充電するにあたり、基準電流値Ｉｒｅｆで定電流充電する。そして、二次電池１０を基準電流値Ｉｒｅｆで定電流充電することができなくなると、電源装置は、二次電池１０を基準電圧値Ｖｒｅｆ１で定電圧充電する。
【００８０】
次に、Ｖｂａｔ＜ＵＶＬＯであり、外部電源端子１に外部電源が接続されていない状態Ａ５の場合について、図４、５、６、１２を参照して説明する。状態Ａ５は、図６における時刻ｔ３以降の状態として示されている。図６に示されるように、状態Ａ２の期間に二次電池１０に充電されていた電力を消費したために、更にＶｂａｔが低下して電源装置の制御状態が状態Ａ５に遷移する。このとき、制御部１２の外部電圧検出回路１２１、電池低電圧検出回路１２２、及びＵＶＬＯ電圧検出回路１２３は、ＬＯＷの信号を出力する。その場合、論理回路１２４は、入力信号が両方ＬＯＷであるため、ＨＩＧＨの信号を、論理回路１２６へ出力する。また、論理回路１２６は、外部電圧検出回路１２１から受け付けた入力信号がＬＯＷで、論理回路１２４から受け付けた入力信号がＨＩＧＨであるため、ＨＩＧＨのＳＨＴＤＷＮ信号を、変調制御部４ａへ出力する。変調制御部４ａの動作切替回路４７は、ＨＩＧＨのＳＨＴＤＷＮ信号を受け付けると、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の動作を停止させる。
【００８１】
また、このとき、論理回路１２７は、ＬＯＷの入力信号の論理レベルを反転させたＨＩＧＨの信号を出力する。そして、遅延回路１２８は、論理回路１２７から出力された信号を、少し遅らせて、ＳＷＣＮＴ信号として、電路切替部１１へ出力する。電路切替部１１は、ＨＩＧＨのＳＷＣＮＴ信号を受け付けると、低損失レギュレータ１１１をオンにして、電界効果トランジスタ１１２をオフにする。
【００８２】
このようにして、Ｖｂａｔ＜ＵＶＬＯのときに、外部電源端子１に外部電源が接続されていない状態Ａ５の場合、電源装置は、負荷に対する電力の供給を停止（遮断）する。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態に係る電源装置は、一の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４によって、外部電源から供給される電力を降圧して二次電池を充電することができるだけでなく、二次電池の出力電圧が必要電圧を下回った場合に、二次電池の出力電圧を昇圧させて、負荷へ供給することができるので、昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータと、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータとを別々に用意する必要がなく、既知の電源装置と比較して、部品点数を減らすことができる。
【００８４】
また、上述したように、本実施形態に係る電源装置は、二次電池１０が低電圧の場合、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４にて二次電池１０の出力を昇圧して負荷に供給するので、二次電池１０を長持ちさせることができる。
【００８５】
なお、上述の電源装置は、以下のように動作してもよい。
例えば、電源装置の制御部１２は、外部電源端子１に外部電源が接続されている場合に、二次電池１０の電池電圧が満充電時の値であるとき、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４を動作させると共に、入力端子ＴＢ１１ｂを出力端子ＴＢ１１ｃに接続させるように電路切替部１１を動作させて、外部電源の電力を降圧させて負荷へ供給させてもよい。
【００８６】
また、例えば、電源装置の制御部１２は、外部電源端子１に外部電源が接続されている場合に、二次電池１０の電池電圧が満充電時の値であるとき、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の動作を停止させると共に、入力端子ＴＢ１１ａを出力端子ＴＢ１１ｃに接続させるように電路切替部１１を動作させて、外部電源の電力を負荷へ供給させてもよい。
【００８７】
また、例えば、電源装置の制御部１２は、外部電源端子１に外部電源が接続されている場合に、二次電池１０の電池電圧が満充電時の値であるとき、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４の動作を停止させると共に、入力端子ＴＢ１１ｂを出力端子ＴＢ１１ｃに接続させるように電路切替部１１を動作させて、二次電池１０の電力を負荷へ供給させてもよい。
【００８８】
上述の電源装置は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各制御の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００８９】
上記の実施形態の一部、又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
【００９０】
（付記１）二次電池の電力を昇圧して出力するか、外部電源の電力を降圧して出力する双方向ＤＣ−ＤＣコンバータと、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧出力端と前記外部電源とに接続される第１の入力端と、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの降圧出力端と前記二次電池とに接続される第２の入力端と、負荷に接続される出力端とを有し、前記第１の入力端と前記第２の入力端とのうちいずれか一方の入力端を前記出力端に接続して、前記負荷への電力供給経路を切り替える電路切替部と、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータと前記電路切替部とを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記外部電源が接続されていない場合、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させると共に、前記第１の入力端を前記出力端に接続させるように前記電路切替部を動作させて、前記二次電池の電力を昇圧させて前記負荷へ供給させるか、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止させると共に、前記第２の入力端を前記出力端に接続させるように前記電路切替部を動作させて、前記二次電池の電力を前記負荷へ供給させ、前記外部電源が接続されている場合、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させて、前記外部電源の電力を降圧させて前記二次電池へ供給させることを特徴とする電源装置。
【００９１】
（付記２）前記制御部は、前記外部電源が接続されていない場合に、前記二次電池の電池電圧が所定値以上のとき、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止させると共に、前記第２入力端を前記出力端に接続させるように前記電路切替部を動作させて、前記二次電池の電力を前記負荷へ供給させることを特徴とする付記１に記載の電源装置。
【００９２】
（付記３）前記制御部は、前記外部電源が接続されていない場合に、前記二次電池の電池電圧が前記所定値未満のとき、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させると共に、前記第１の入力端を前記出力端に接続させるように前記電路切替部を動作させて、前記二次電池の電力を昇圧させて前記負荷へ供給させることを特徴とする付記１に記載の電源装置。
【００９３】
（付記４）前記制御部は、前記外部電源が接続されている場合に、前記二次電池の電池電圧が満充電時の値ではないとき、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させると共に、前記第１の入力端を前記出力端に接続させるように前記電路切替部を動作させて、前記外部電源の電力を降圧させて前記二次電池へ供給させて、前記外部電源の電力を前記負荷へ供給させることを特徴とする付記１から３のいずれか一項に記載の電源装置。
【００９４】
（付記５）前記制御部は、前記外部電源が接続されている場合に、前記二次電池の電池電圧が満充電時の値ではないとき、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させると共に、前記第２の入力端を前記出力端に接続させるように前記電路切替部を動作させて、前記外部電源の電力を降圧させて前記二次電池と前記負荷へ供給させることを特徴とする付記１から３のいずれか一項に記載の電源装置。
【００９５】
（付記６）前記制御部は、前記外部電源が接続されている場合に、前記二次電池の電池電圧が満充電時の値であるとき、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させると共に、前記第２の入力端を前記出力端に接続させるように前記電路切替部を動作させて、前記外部電源の電力を降圧させて前記負荷へ供給させることを特徴とする付記１から５のいずれか一項に記載の電源装置。
【００９６】
（付記７）前記制御部は、前記外部電源が接続されている場合であり、前記二次電池の電池電圧が満充電時の値であるとき、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止させると共に、前記第１の入力端または前記第２の入力端を前記出力端に接続させるように前記電路切替部を動作させて、前記外部電源または前記二次電池の電力を前記負荷へ供給させることを特徴とする付記１から５のいずれか一項に記載の電源装置。
【００９７】
（付記８）前記制御部は、前記外部電源が接続されていない場合に、前記二次電池の電池電圧が前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを正常に動作させるのに必要な最低電圧値未満であるとき、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止させると共に、前記第１の入力端を前記出力端に接続させるように前記電路切替部を動作させて、前記負荷への電力の供給を停止させることを特徴とする付記１から７のいずれか一項に記載の電源装置。
【００９８】
（付記９）付記１から８のいずれか一項に記載の電源装置を備える携帯端末装置。
【００９９】
（付記１０）外部電源が接続されていない場合、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させると共に、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧出力端と前記外部電源とに接続される第１の入力端を、負荷に接続される出力端に接続させるように電路切替部を動作させて、二次電池の電力を昇圧させて前記負荷へ供給させるか、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止させると共に、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの降圧出力端と前記二次電池とに接続される第２の入力端を前記出力端に接続させるように前記電路切替部を動作させて、前記二次電池の電力を前記負荷へ供給させ、前記外部電源が接続されている場合、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させて、前記外部電源の電力を降圧させて前記二次電池へ供給させることを特徴とする電源装置の制御方法。
【０１００】
（付記１１）コンピュータを、外部電源が接続されていない場合、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させると共に、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧出力端と前記外部電源とに接続される第１の入力端を、負荷に接続される出力端に接続させるように電路切替部を動作させて、二次電池の電力を昇圧させて前記負荷へ供給させるか、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止させると共に、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの降圧出力端と前記二次電池とに接続される第２の入力端を前記出力端に接続させるように前記電路切替部を動作させて、前記二次電池の電力を前記負荷へ供給させ、前記外部電源が接続されている場合、前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させて、前記外部電源の電力を降圧させて前記二次電池へ供給させる制御手段として機能させることを特徴とするプログラム。
【符号の説明】
【０１０１】
１  外部電源端子
２  ダイオード
３  バイパスコンデンサ
４  双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ
４ａ  変調制御部
５  電界効果トランジスタ
６  電界効果トランジスタ
７  インダクタ
８  平滑コンデンサ
９  抵抗器
１０  二次電池
１１  電路切替部
１２  制御部
４２  パルス幅変調回路
４３  充電制御回路
４４  コンパレータ
４５  コンパレータ
４６  コンパレータ
４７  動作切替回路
４８  スイッチ
１１１  低損失レギュレータ
１１２  電界効果トランジスタ
１２１  外部電圧検出回路
１２２  電池低電圧検出回路
１２３  ＵＶＬＯ電圧検出回路
１２４  論理回路
１２５  論理回路
１２６  論理回路
１２７  論理回路
１２８  遅延回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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